Сорбент для газовой хроматографии и способ его получения

 

1. Сорбент для газовой хроматографии , включающий твердый диатомитовый носитель, покрытый мелкодисперсным адсорбентом, отличающийся тем, что, с целью повышения механической прочности и адсорбционной емкости, в него дополнительно введен глинистый минерал в Naформе при следующем соотношении ингредиентов , мае. %: Мелкодисперсный адсорбент3-27 Глинистый минерал в Na-форме 0,6-8 Твердый диатомитовый носитель Остальное 2. Способ получения сорбента для газовой хроматографии путем смешивания мелкодисперсного адсорбента и твердого диатомитового носителя с растворифелем, о тличаю. щийс я тем, что, с целью повьшгення механической прочности и адсорбционW ной емкости, в качестве растворителя используют воду, причем мелкодисперсный адсорбент и глинистый минерал диспергируют в воде с последующим нанесение суспензии на твердый носитель и высушивают, причем воду берут в количестве 1:1,4 объема от общего объема взятых компонентов. СП

СООЭ О:ЕЕТСНИХ

СО,И Л

РЕСПУБЛИК

SU.„1107045 А дцр) С 01 И 31 08

4 - I Ôä

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ J -, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ВИИй01»;:.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3420962/23-25 (22) 15.02.82 (46) 07.08.84. Бюл. У- 29 (72) В.Г.Березкин, Н.С.Никитина, Т.Г.Андроникашвили и М.В.Пирцхалава (53) 543.544(088.8) (56) 1. Березкин В.Г. и др. Газовая хроматография в нефтехимии. М., "Наука", 1975, с. 118.

2. Авторское свидетельство СССР

N 237101, кл. G 01 М 31/08, 1967.

3. А. Cornini. à. î ° "Mixing and

making solid sorbent for gas chromatography" "Chromatographia", 9, Ф 10,523, 1976 (прототип). (54) СОРБЕНТ ДЛЯ ГАЗОВОЙ ХРОМАТОГРАФИИ И СПОСОБ ЕГО IIOJIWEHHSI. .(57) 1. Сорбент для газовой хроматографии, включающий твердый диатомитовый носитель, покрытый мелкодисперсным адсорбентом, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения механической прочности и адсорбционной емкости, в него дополнительно введен глинистый минерал в Наформе при следующем соотношении ингредиентов, мас. 7.:

Мелкодисперсный адсорбент 3-27

Глинистый минерал в Na-форме 0,6-8

Твердый диатомитовый носитель Остальное

2. Способ получения сорбента для газовой хроматографии путем смешивания мелкодисперсного адсорбента и твердого диатомитового носителя с растворителем, о т л и ч а ю. щ и йс я тем, что, с целью повьппения I механической прочности и адсорбцион-. ной емкости, в качестве растворителя используют воду, причем мелкодисперсный адсорбент и глинистый минерал диспергируют в воде с последующим нанесение суспензии на твердый носитель и высушивают, причем воду берут в количестве 1:1,4 объема от общего объема взятых компонентов.

Изобретение относится к газовой хроматографии, а именно к составу сорбента и способу его получения.

Сорбенты могут быть использованы для разделения природных газов, нефтяных попутных газов С„ — Цб, совместного определения углеводородных газов С„ - С с воздухом, углеводо родных газов нефтепереработки С

- С, генераторного, коксового, водя- 10 ного и др. газов в научно-исследовательских учреждениях, на предприятиях газовой, нефтяной, химической промьппленности, в производстве основ- ного органического синтеза. t5

Известен сорбент, представляющий собой твердый диатомитовый носитель с нанесенными на поверхность жидкой неподвижн,>й фазой и мелкодисперсным адсорбентом (11. 20

Известен также сорбент, представляющий собой твердый диатомитовый носитель, покрытый мелкодисперсным адсорбентом (21.

Это могут быть молекулярные сита

СаА на целите-545, а.также поверхностно-слойные сорбейты в газожидкостном варианте хроматографии. Эти сорбенты получают механическим встряхиванием сухих адсорбентов с твердыми Зо диатомитовыми носителями.

Сорбент может быть также получен путем смешивания мелкодисперсного адсорбента с твердым носителем и раст-З5 ворителем (3 1.

Полученные таким образом сорбенты обладают недостаточной механической прочностью и ограниченной адсорбционной емкостью, так как при механичес- 4О ком встряхивании невозможно нанести более 20 адсорбента на носитель,, т. е. не более 16,считая на общий состав сорбента.

Целью изобретения является ловы- 4 шение механической прочности и адсорбционной емкости сорбента для газовой хроматографии.

Поставленная цель достигается тем, что в состав сорбента для газо.вой хроматографии, включающего мелкодисперсный адсорбент и твердый диатомитовый носитель, дополнительно вводят глинисный минерал в Na-форме, которым скрепляют поверхностный слой 55 мелкодисперсных адсорбентов с поверхностью твердого носителя, и получают сорбент следующего состава, мас.X:

1107045; з

Мелкодисперсный а:,:.. рбент 3-27 ."нистый минерал в Na-форме 0,6-8

Твердый диатомитовый носитель Остальное

При этом в качестве растворителя используют воду, которую вводят в количестве 1-1,4 объема от общего объема взятых компонентов, причем мелкодисперсный адсорбент и глинистый минерал диспергируют в воде с последующим нанесением суспензии на твердый диатомитовый носитель и высушивают.

Для получения сорбента с повышенной механической прочностью и адсорб,ционной емкостью существенное значение имеют как его состав, так и способ получения.

При получении сорбента глинистый минерал добавляют в количестве 20—

30, считая на массу вводимого адсорбента, Количество глины зависит от Массы адсорбента наносимого на твердый носитель. При нанесении до

20% адсорбента достаточно 4 глины, при увеличении количества адсорбента до 27 необходимо повысить количество глины до 8% для прочного закрепления слоя.

В качестве адсорбентов могут быть использованы молекулярные сита, окись алюминия, графитированная сажа активированный уголь, силикагель и др.

В качестве твердых носителей используются диатомитовые механически прочные носители: инертон, хромосорбы, хезасорб, порохром-1 и др.

Способ получения сорбента заключается в следующем.

Смешивают необходимые количества мелкодисперсного адсорбента и глины, приливают дистиллированную воду до образования 10-20 -ной суспензии, затем добавляют твердый носитель в количестве 100-2,5 от массы адсорбента. Количество воды добавляют из расчета 1-1,4 объема от общего объема взятых компонентов.

При перемешнвании и нагревании на масляной или песчаной бане при

100-130 С упаривают воду. Сухой сорбент просеивают на ситах от пыли.

Пример 1. 0,29 г А1,0, зернением 2-5 мкм смешивают с 0,058 r

Na-вермикулита, приливают 12 мл дис- r тиллированной воды и при перемеши1107045

ФФ ванин суспензии добавляют 2,9 г хромосорба (®/12 смз) зернением 0,25

0,3 1 мм. На песчаной бане при 100—

120 С и при перемешивании выпарива0 ют воду. Сухой сорбент просеивают от пыли на ситах 0,20-0,31 мм. Количество отсеянного адсорбента меньше

0,001 r. Соотношение компонентов в сорбенте 1. 2,2: tO.

Пример 2. 1,54 r молекулярных сит СаА зернением 2-5 мкм смешивают с 0,31 r Nа-монтмориллонита, предварительно суспендированного в

12 мп дистиллированной воды. При перемешивании суспензии вносят 7,7 r (10 см ) инертона зернения 0,250,31 мм. На песчаной бане при 100—

120 С и при перемешивании выпаривают воду. Сухой сорбент просеивают на ситах 0,20-0,31 мм. Количество от- + сева 0,035 r. Соотношение компонентов в сорбенте 1:0,2:5.

Пример- 3. 1, 14 г активированного угля зернением 3-10 мкм смешивают с 0,34 г Na -вермикулита, 25 суспендированного в 10 мл дистиллированной воды. При перемешивании суспензии добавляют 3,8 г (7 смэ ) парохрома зернением 0,46-0,31 мм. Воду выпаривают аналогично примеру 1 и сор" бент просеивают на сите 0,3-0,5 мм.

Количество отсева 0,137 г. Соотношение компонентов 1:0,3:3,3.

Пример 4. 0,62 г графитиро- 35 ванной сажи с величиной частиц 1 мкм смешивают с О, 18 r Nct -монтмориллонита, приливают 5 мл дистиллированной воды и при перемешивании вносят

1,56 r (3 см ) хезасорба зернением 40

0,20-.0,3 1 мм. Дальнейшее аналогично примеру 1. Отсев 0,017 r. Соотношение компонентов 1:0,3;2,5.

Пример 5. 0,029 r молекулярные сита NeX зернение 2-5 мкм. 45

О, 006 r Na -монтмориллонит.

2,9 г (4 см ) инертон, зернение

0,25-0,31 мм. 5 мл воды.

Сорбент готовят аналогично примеру 2. Соотношение компонентов 1:0,2:

:100.

Пример 6. 0,46 r йаХ, зернение 2-5 мкм. 0,092 г Йа-монтмориллонит. .4,6 г (6 cM ) инертон, зернение

0,25-0,31 мм. 8 мл воды.

Получение сорбента аналогично примеру 2.

Отсев 0,01 r.Ñîîòíîøåíèå компонентов 1.:0,2:10.

Пример 7. 1,42 г NaX, зернение 2-5 мкм. 0,28 г йа-монтмориллонит.

7, 1 r — инертон (10 см ) .

12 мл воды.

Получение аналогично примеру 2.

Отсев 0,03 1 r. Соотношение компонентов 1:0 2:5.

Пример 8. 2 46 r NaX, зернекие 2"5 мкм. 0,74 r Na-вермикулита.

8,26 r (11 см ) инертон, фракция

0,25-0,31 мм.

15 мл воды.

Сорбент готовят аналогично примеру 2. Отсев 0,088 г. Соотношение компонентов 1:0,3:3,3.

Пример 9. 144 NaX 043r

NG-монтмориллонита.

Ф

3,6 r (5 мп) инертон.

7 мл воды.

Получение аналогично примеру 2.

Отсев 0,062 г. Соотношение компонентов 1:0 3:2,5

Для сравнения также готовят известные сорбенты обычным встряхиванием адсорбента и носителя в соотношениях, аналогичных приведенным в при мерах.

В табл. 1 приведены составы сорбентов, полученных предлагаемым способом в соответствии с примерами 1-9.

1 б л

v

cd

C)

I и о

Г()

I» х о

Ж Х

cd 1О

m а е о

Х о

С 4 л

,о

»») 1

Ж

Е

1 О

cd 0J ф

1 I о z а о

О О, Х

I М ж о

Ф х

1 О

) о

) М е

U ()) I

1 о х и

В

2 cdXI.

Офо, и о э с) е . Э»О

QI X х ж о д оо5

О»

1107045

СО

О

СО

СЧ

О»

СО

СО

СО

О» х о

D

Э х ж

3

Е х

e u ф о

1107045

Механическая прочность, 7, по примерам

Способ получения сорбента

2 3 4 5

6 7

8 9

0,2 0,2 2,2

05232712

54 20 21 9 84

Предлагаемый

3,6 4,3

30 50

Известный

4,4 19

Значение критерия разделения пропан-бутан по примерам с

Известный

6,0

6,9

5,9

В табл. 2 приведены данные о механической прочности сорбентов, полученных предлагаемым н известными способами. Механическую прочность опре«

Из табл. 2 видно, что механическая прочность сорбентов, полученных . 20 предлагаемым способом, значительно выше (в среднем в 10 раэ) по сравнению с известными сорбентами. Примеры 8 и 9 табл. 3 демонстрируют, что известным способом сорбенты C 25 большим количеством адсорбента на поверхности носителя получить нельзя, так как адсорбент отсеивается на 3050Х ат первоначально взятого. . В табл. 3 приведены данные, ха- щ рактеризующие возрастание адсорбцион-!

Таким образом, введение в состав сорбента глинистого минерала в Na45 форме позволяет получить сорбенты, у которых адсорбированный слой закреплен на поверхности твердого носителя, что увеличивает механическую прочность сорбента и дает воэможность 1 широко изменять их адсорбционные свойства. Предлагаемые поверхностнослойные сорбенты с относительно прос- тым способом их получения могут быть широко внедрены в практику промышлен-Ы ных предприятия, так как они обладают высокой эффективностью колонки, снижают температуру анализа, расшиделяют по проценту потерь мелкодисперсного адсорбента по отношению к первоначально взятому при просеивании в процессе его приготовления.

Таблица 2 ной емкости сорбентов, полученных на основе молекулярных сит МаХ и инертона (примеры 5-9) с увеличением количества адсорбента, нанесенного

HB поверхность носителя. Адсорбционную .емкость определяют по величине критерия разделения пропана и бутана.

Из табл. 3 видно, что предлагаемый способ позволяет нанести на носитель большее количество адсорбента и тем самым повысить разделительную способность колонки и расширить область ее применения

Т аблица 3 ряют область анализируемых соединений по сравнению с обычными сорбентами.

В частности сорбент,. содержащий

274 КаХ, который может быть получен только предлагаемым способом, позволяет разделить углеводородные газы вместе с воздухом эа один анализ при делении воздуха на кислород и азот.

Для проведения такого анализа обычно используют 2 колонки с разными сорбентами или 2 хроматографа.

Сорбент на основе СаА (277 СаА на инертоне) разделяет смесь газов широко распространенную в промышлен9 110704 ности3 Н2В 02СНмэ Со и С02 ° Раздеwe осуществляется на одной колонке при программировании температуры.

В настоящее время для анализа зтой смеси используются 2 хроматографические колонки: с молекулярными ситами СаА и активированным углем или

2 хроматографа.

Таким образом, применение предлагаемых сорбентов сокращает время 10 анализа, исключает использование второй колонки или второго хроматографа, что удешевляет анализ.

Сорбенты на основе графитирован« ной сажи, полученные предлагаемым 15 способом, обладают механической прач5 10 костью в 7 раз большей, чем известные сорбенты. Это позволяет широко варьировать адсорбционной активностью сорбентов, что scUKHo при анализе различных конденсированных снстем (анализ терфенилов, нафталинов, бензпиринов и др.).

В настоящее время внедрена методика определения примесей СО в воз2 духе при использовании предлагаемого сорбента Иа основе СаА. Разработана также методика определенИя микропримесей углеводородных газов {10ь об./ ) в воздухе с использованием на поро хроме-1.

Составитель В.Сизенев

Редактор В.Иванова Техред N.Íàäü Корректор В Бутяга

Ю Ф» ЬЮВЬ Ь»В МВ» ВВ Ю» .-« Г»»

Заказ 5749/30 Тираж 823 Подписное

ВНИКЙИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, -35 Раушская наб., д. 4/5 ф Ю«» »«»«еа»» »»» »Ь

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4